·162 北京科技大学学报 2005年第2期 处的（见图4）. 变化，即使按一定方法处理，也没有得出有意义 综合筛分和球形度分布，可以初步判断京西 的结果.但从测量结果看，京西无烟煤Krumbein 无烟煤受热以后发生了热破碎，破碎是沿着一定 球形度处于0.10.4之间，主要数据存在于0.2~0.3 纹理方向进行的，破碎的结果是使颗粒更加倾向 之间. 于片状.对于流态化而言，片状结构颗粒流化困 (2)50MW循环流化床锅炉.北京某集团公 难；对流化床燃烧而言，低温区沉积大量颗粒将 司50MW循环流化床锅炉燃用来自16个矿井的 导致燃烧效率下降 京西无烟煤.正常运行时，锅炉密相区温度保持 京西无烟煤Krumbein球形度的测量结果显 900℃以上，风室压力保持在9kPa以上.与其他 示，这种无烟煤与其他燃料差异很大.不同粒度 循环流化床锅炉相比，此锅炉运行不是监视风煤 的颗粒球形度几乎没有可资利用规律可循，即使 比调整运行，在正常运行风煤比不变的条件下， 勉强计算出不同粒度颗粒的平均球形度，所得到 密相区温度会随时间自动上升，达到一定温度 的变化趋势对流化床燃烧而言，也没有特别的意 后，运行人员采用大量放冷渣的方法促使密相区 义（见图4）. 温度急剧下降.放冷渣周期有时达到150min,冷 渣量大约为2t.锅炉运行的静止床料保持在500 0.5 (a) mm,正常运行的布风板压降约在2kPa左右.京 0.4 西无烟煤是典型的I类无烟煤，按照文献[3]推荐 的数据，I类无烟煤风室压力应为4.5-6.5kPa,颗 0.3 粒球形度为0.600.62.与这些数据对比，说明 Krumbein球形度为0.2~0.4的京西无烟煤比正常 0.2 的I类无烟煤至少多消耗了2kPa的风机压头，忽 略锅炉结构和流化方式的差异，这些压头的额外 0. 0 10 15 损失归因于片状颗粒结构是有道理的，颗粒群在 颗粒度/mm 气固体系中的阻力可按下式计算： (b) F。=πd6 C.pu。-pla。-,/8 (8) 0.3 式中，u为速度，ms,下标g和p分别代表气体和 颗粒. 在相同的颗粒度d,条件下，C随球形度下降 而上升，如果运行风速保持不变，则颗粒群运行 0. 阻力与C成正比（或与球形度变化成反比）根据 50MW循环流化床锅炉运行实践有： 6 8 10 12 会-受 (9) 颗粒度/mm 式中，k为常数，需要经过多种片状特征比较明显 图4原煤(a)和冷渣(b)的球形度对比 Fig.4 Sphericities of raw coal (a)and cold ash (b) 的固体燃料流化床燃烧实践确定 4结论 3京西无烟煤的流化床燃烧 (l)Krumbein球形度比经典球形度更好地描 (1)京西无烟煤.按照中国锅炉动力用煤分 述片状结构颗粒的形貌特征和流态化运行特性. 类，京西无烟煤是典型的I类无烟煤，经过机械破 (2)球形度与颗粒群运动阻力存在简单的比 碎后的颗粒明显成片状形貌.文献[4]测量了京 例关系，京西无烟煤片状特征明显，运行阻力比 西无烟煤及其循环流化床锅炉冷渣的三维特征 同类煤种高，可归因于较小的球形度. 尺寸，计算了相应的Krumbein球形度.结果显示， (3)片状颗粒形貌是流化床锅炉运行中炉膛 京西无烟煤并不像其他片状化石燃料那样， 温度大幅度波动、扬析量大幅度波动的最直接的 Kurmbein球形度随着颗粒度变化按照一定规律 原因.北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 5 0 0 2 2 ( 4 ) 处 的 见 图 . 综 合筛 分和 球形 度 分布 , 可 以初 步 判 断京 西 无 烟煤 受热 以后 发生 了热 破碎 , 破 碎 是沿着 一 定 纹 理方 向进 行 的 , 破 碎 的结 果是使 颗粒 更 加倾 向 于 片状 . 对 于流 态 化而 言 , 片状 结构 颗 粒流 化 困 难 ; 对流 化床 燃 烧 而言 , 低温 区 沉积 大 量颗 粒将 导 致燃 烧 效 率下 降 . 京 西无 烟煤 K ur m b e in 球 形 度 的测 量结 果 显 示 , 这种 无烟 煤 与 其他 燃料 差 异 很大 . 不 同粒度 的颗粒球 形 度几 乎没 有可 资利 用 规律 可循 , 即使 勉 强计 算 出不 同粒度 颗粒 的平 均球 形度 , 所 得 到 的变化趋 势 对流 化床 燃烧 而 言 , 也没 有特 别 的意 义 ( 见 图 4) . \ \ \ n0 八 侧决赞 气 一飞 、 \ 一共 ` < 护~ 一、 _ 2 2 二 月/ 丫\ 一 _ _ 一 / \ _ _ 二少洲品一万 一一召 颗粒 度了m m ( b ) 一了一 变 化 , 即使 按 一定 方法 处 理 , 也没 有 得 出有 意义 的结果 . 但 从 测量 结 果看 , 京 西无 烟 煤 K ur m b e in 球 形度 处于 0 . 1一.0 4 之 间 , 主要 数据 存 在 于 .0 2一.0 3 之 间 . (2 ) 50 M w 循 环 流化 床锅 炉 . 北 京某 集 团公 司 5 0 M W 循 环 流化 床 锅炉 燃 用来 自 16 个 矿 井 的 京 西无 烟 煤 . 正常 运行 时 , 锅炉 密 相 区温 度 保 持 90 0 ℃ 以上 , 风 室压 力 保持 在 9 沙 a 以上 . 与 其他 循环 流 化床 锅炉 相 比 , 此锅 炉运 行 不是 监视 风煤 比 调整 运 行 , 在 正 常运 行 风 煤 比 不 变 的条 件 下 , 密 相 区温 度 会 随 时间 自动上 升 , 达 到 一 定温 度 后 , 运 行人 员采 用 大量 放冷 渣 的方法 促 使密 相 区 温度 急剧 下 降 . 放 冷渣 周 期有 时达 到 150 m in , 冷 渣 量大 约 为 Z t . 锅 炉 运行 的静 止床 料 保 持在 5 0 m m , 正 常运 行 的布风 板 压 降约 在 2 沙 a 左 右 . 京 西 无烟 煤 是 典型 的 I 类无 烟 煤 , 按照 文 献 3[ 」推荐 的数据 , I 类 无烟 煤 风室 压 力 应 为 4 . 5一6 . 5 廿 a , 颗 粒 球 形度 为 .0 60 一 .0 62 . 与这 些 数 据 对 比 , 说 明 K n u l l b e in 球 形 度 为 0一.0 4 的京 西 无烟 煤 比 正常 的 I类 无 烟 煤至 少 多消 耗 了 2沙 a 的风机 压 头 , 忽 略锅 炉 结构 和流 化方 式 的差 异 , 这些 压 头 的额外 损 失归 因 于 片状 颗粒 结 构是 有道 理 的 . 颗粒 群在 气 固体 系 中 的阻 力可 按 下 式计 算 口:] oF = 兀瞬二户翻风一 司(风一 瓦)/ 8 ( 8) 式 中 , u 为速 度 , 耐 s , 下标 g 和 p 分 别代 表 气 体和 颗粒 . 在 相 同的颗 粒 度 姚条 件 下 , G 随球 形度 下 降 而上 升 . 如果 运 行 风速 保 持不 变 , 则颗 粒 群运 行 阻 力与 G 成 正 比 ( 或 与球 形 度变 化 成 反 比 ) , 根 据 50 M w 循 环 流 化床 锅 炉运 行 实 践 有 : 侧赞粱 ( 9 ) 颗粒度 /m m 图 4 原 煤 ( a )和 冷渣伪)的球形 度对 比 F i g . 4 S P卜e r i c iit e s o f r a w c o a l ( a ) a n d e o ld a s h (b ) 会 一 徐) 一 会 3 京 西 无 烟 煤 的 流 化床 燃 烧 ( l) 京西 无烟 煤 . 按 照 中 国锅 炉动 力 用煤 分 类 , 京西 无烟煤 是 典 型的 I 类 无烟 煤 , 经 过机械 破 碎 后 的颗 粒 明显 成 片状 形 貌 . 文 献 [4] 测 量 了京 西无 烟 煤 及 其循 环 流 化床 锅 炉 冷 渣 的三 维 特 征 尺 寸 , 计 算 了相 应 的 K r l l ll l b ie n 球 形度 . 结 果显 示 , 京 西 无 烟 煤 并 不 像 其 他 片 状 化 石 燃 料 那 样 , K u n n b ie n 球 形 度 随着 颗 粒度 变 化按 照 一 定规 律 式 中 , k 为常 数 , 需要 经过 多 种 片状 特 征 比 较 明显 的 固体 燃料 流 化床 燃烧 实践 确 定 . 4 结 论 ( l) K ur m be in 球 形 度 比经 典球形度更好 地 描 述 片状 结 构颗 粒 的形貌 特 征和 流态 化 运行特 性 . (2) 球 形 度 与颗 粒 群运 动 阻 力存 在 简 单 的 比 例 关 系 , 京 西 无烟 煤 片状 特 征 明显 , 运 行 阻力 比 同类 煤种 高 , 可 归 因 于较 小的 球形 度 . (3) 片状 颗粒 形 貌 是流 化 床 锅炉 运 行 中炉 膛 温 度大 幅度 波 动 、 扬析 量 大幅度 波 动 的最 直接 的 原 因